FES y bioproductos

 

La experiencia obtenida en el campo del compostaje nos ofrece una base consolidada y sólida para desarrollar aún más el procesamiento biológico de los residuos sólidos orgánicos bajo el nuevo paradigma: la conversión de residuos en materia prima (del residuo al producto) a través de la Fermentación en Estado Sólido (SSF). El grupo comenzó a trabajar en esta nueva línea de investigación en 2010, con el objetivo obtener a partir de diferentes residuos una alta gama de productos de valor añadido. Por ejemplo, residuos procedentes del refinado de aceite, de pelo de la vaca de la industria del cuero o de piel de naranja de los que se pueden obtener enzimas (lipasas, proteasas, celulasas), biosurfactantes o biopesticidas. Estamos trabajando para obtener biocombustibles y otros compuestos químicos. Las opciones parecen infinitas. Es por este motivo que se está incrementando la investigación en el campo de la SSF.

Sin embargo, el reto principal sigue siendo el escalado a nivel industrial. Nuestra investigación, basada en nuestro conocimiento sobre compostaje que se ha llevado a cabo con éxito a escala industrial, persigue obtener un proceso de SSF fiable y fácilmente escalable. Al mismo tiempo, nos centramos en la producción de nuevos productos y su uso tanto en aplicaciones ambientales como procesos de química verde.

Biosurfactantes

En el grupo GICOM hemos explorado la producción de biosurfactants por bioconversió de residuos de la industria alimentaria mediante fermentación en estado sólido. Específicamente, hemos estudiado la producción de soforolípids, un glicolípido con múltiples aplicaciones ambientales, agrícolas, en productos de limpieza o higiene personal y en industria cosmética, entre otros. Este compuesto se puede producir por fermentación de sustratos ricos en aceites y / o en azúcares. Por ejemplo, el pan de prensado procedente de las industrias de refinado de aceites comestibles (girasol, maíz, etc.), presenta un enorme potencial como fuente de carbono hidrofóbico para la levadura Starmerella bombicola, productora de estos biosurfactants. También se ha demostrado viable la producción a partir de hidrolizados de residuos urbanos o industriales. Mediante la optimización de las condiciones del proceso y la selección de soportes a escala de laboratorio, conseguimos una productividad prometedora de aproximadamente 3 g de SL por litro y por día. El proceso se ha escalado con éxito hasta un volumen real de 60 litros. Para desarrollar este proceso a escala comercial, estamos mejorando los procedimientos de recuperación de SLs de la matriz sólida y explorando estrategias avanzadas de operación y control de procesos para un escalado con éxito. Además, estamos llevando a cabo estudios de viabilidad económica y ambiental del proceso. El proceso desarrollado es extrapolable a la producción de otros biosurfactants glicolípidos producidos por levaduras sobre fuentes de carbono análogas.

Biopesticidas

Los agentes de biocontrol pueden sustituir total o parcialmente los pesticidas químicos tradicionales, son efectivos sobre un número considerable de plagas, sin tener efectos nocivos para los seres humanos, animales o el ecosistema. Algunos de estos biopesticidas son de origen microbiano, producidos por bacterias y hongos. Estos microorganismos pueden crecer en condiciones controladas sobre sustratos sólidos de diferente origen mediante un proceso de fermentación en estado sólido. Este proceso permite aprovechar materiales residuales como sustrato, reduciendo su coste constituyendo una vía de valorización.

Ejemplos de biopesticidas son: Bacillus thuringiensis es una bacteria que produce una endotoxina con efecto sobre el tracto digestivo de las larvas de algunos insectos plaga. Beauveria bassiana es un hongo entomopatógeno con efectos letales sobre numerosas plagas mientras que Trichoderma harzianum ha demostrado efectos fungicidas. Los tres microorganismos se comercializan actualmente como base de diferentes productos biopesticidas.

El Grupo de investigación en compostaje (GICOM) trabaja con Bacillus thuringiensis, Beauveria bassiana y Trichoderma harzianum utilizando residuos de diversa procedencia para producir tanto un compuesto con efecto biopesticida, como un extracto líquido también con estas propiedades. Se está trabajando tanto con residuos agroindustriales (cáscara de arroz, fibras residuales de la obtención de bebidas vegetales derivadas de arroz o soja, bagazo de cerveza), como con restos de poda y con fracción orgánica de residuos municipales de recogida selectiva como sustratos para el crecimiento y esporulación de estos microorganismos. El proceso se ha llevado a cabo con éxito a escala semi piloto, en reactores de 22L en el caso de los hongos y de hasta 290L en el caso de la bacteria.